¿Cuántos datos binarios se transmiten a través de un cable físico en un ciclo de reloj?

En realidad, ¡la respuesta a tu pregunta aparentemente simple es más compleja de lo que crees fácilmente!
La respuesta corta es que una señal a la vez se puede pasar a través de un solo cable de señal, en un ciclo. La cantidad de datos que representa el símbolo depende del protocolo utilizado.

La respuesta larga es que:

Bienvenido a SE, Johnny. Tienes algunos términos mezclados. Tomo de la pregunta que quiere que los principiantes entiendan lo que está pasando.

Hertz es el número de ciclos por segundo.

Una explicación muy simple

Una forma (simplista) de entender esto sería imaginar un sistema de señalización que transmita unos y ceros como pulsos.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. Transmisión del código '1 1 0 1 0' mediante modulación de ancho de pulso.

Codificación de los datos

En nuestro sistema de transmisión simple, un '1' se transmite usando un pulso largo. Un cero se transmite utilizando un pulso corto. En la Figura 1 mostramos cómo codificar la señal usando la modulación de ancho de pulso y transmitir una señal binaria.

Velocidad de datos

• Si transmitimos un pulso por segundo, tendremos una señal de 1 Hz (un ciclo / segundo) y transmitiremos un 'bit' ( b inary dig it ) por segundo.
• Si aumentamos la velocidad de transmisión, podemos transmitir bits de movimiento por segundo.

Para un sistema tan simple, puede pensar que la velocidad de los datos es la misma que la frecuencia del pulso. Entonces, para transmitir 9.600 bits por segundo, tendrías 9.600 Hz.

Límites en la velocidad de los datos

Entonces, ¿por qué no transmitimos todo a alta velocidad? Hay varias razones, pero una de las más fáciles de apreciar es que el cable tiene capacitancia e inductancia. El efecto de estos es estropear la agradable onda cuadrada que hemos generado y, en lugar de una buena onda cuadrada, lo que sale del otro extremo es más una onda triangular. A medida que aumentamos la frecuencia, la señal empeora cada vez más hasta que no podemos leerla de manera confiable.

Hay varios métodos que se utilizan para maximizar la velocidad de transmisión y la confiabilidad y, como las otras respuestas han indicado, se vuelven altamente técnicos con bastante rapidez. La regla general es que cuanto más larga sea la distancia del cable o de la transmisión, más se degradará la señal y, por lo tanto, habrá que utilizar velocidades de datos más bajas.

Aclare su pregunta si he lanzado esta respuesta a alta o demasiado baja.

Como dice laptop2d y transistor, ¡RUIDO! Ese es el concepto clave. Todo lo demás es solo señal (lo siento, no pude resistirme a eso).

Retrocede un minuto y simplifica la pregunta. Considere solo un voltaje invariable en el cable, suministrado en un punto y medido en otro. Y digamos que el extremo de transmisión (suministro) es una fuente de alimentación teórica perfecta para libros de texto. El transmisor impulsa un cierto voltaje en el cable. En el extremo de recepción (medición), nos preguntamos: "¿Qué es el voltaje?" Si todo lo que podemos decir es "Eh, alrededor de 1.2V", no es mucha información. Si podemos decir con sinceridad: "Es 1.23798570520664V, dar o tomar algunos femtovolts", entonces esa es mucha más información. De hecho, si no hubiera un límite en la precisión con la que pudiéramos suministrar y medir un voltaje (y nada interfiriera con él en el camino), no habría un límite en la cantidad de información que podríamos meter por un cable.

En el mundo real, nuestra precisión está limitada debido al ruido. Hay ruido en cualquier fuente de voltaje real, ruido debido a la excitación térmica del cable, ruido en el instrumento de medición, etc. También existen otras limitaciones prácticas debido a las tolerancias reales de los valores de los componentes, las fuentes de referencia y más, pero ni siquiera tenemos que pensar en ellas para ver que no podemos suministrar y medir un voltaje con una precisión ilimitada. / p>

Entonces, ¿cómo obtenemos más bits por un cable? Cambiamos precisión y tiempo. Por ejemplo, en lugar de tratar de medir un voltaje una vez con una precisión femtovolt, dividimos los datos y hacemos múltiples mediciones, por ejemplo, con una precisión de milivoltios, repartidos en un período determinado. Ahora las cosas empiezan a ponerse realmente interesantes, porque hay muchas maneras diferentes en que puede hacerlo, y la razón por la que hay tantos esquemas diferentes en uso es porque cada uno hace un conjunto diferente de compensaciones con respecto a la velocidad, complejidad, costo, Poder, robustez, y lo que tengas. Además, como han mencionado otros, una vez que le arrojas el elemento de tiempo, tienes un nuevo conjunto de problemas además del ruido puro, porque hay distorsiones y reflexiones que limitan la rapidez con la que puedes realizar cambios en la fuente y obtener una diferencia. resultado en el receptor.

Entonces, para volver a la pregunta original, "¿Cuántos datos binarios se transmiten a través de un cable físico en un ciclo de Hertz?", todo depende de cómo se transmita y reciba. Si quieres profundizar, el campo se llama "Teoría de las comunicaciones", y Claude Shannon es su santo patrón.

Si los datos se transmiten de forma sincrónica con un reloj compartido por el transmisor y el receptor, entonces el número de cambios significativos de voltaje (0 a 1 y 1 a cero. entre relojes) dependerá, en una primera aproximación, de las características del medio de transmisión y la impedancia de la carga.